一种烟气自循环低氮燃烧头
阅读说明：本技术 一种烟气自循环低氮燃烧头 (Flue gas self-circulation low-nitrogen combustion head ) 是由 蔡晓旭 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种烟气自循环低氮燃烧头,包括外筒体,在外筒体内设有燃料喷射装置,外筒体的端口连有收缩喷射罩,收缩喷射罩向外延长并且开口朝中心轴线的方向收缩,在外筒体和收缩喷射罩外套有烟气回流罩,在烟气回流罩与所述外筒体或收缩喷射罩之间支撑有通风支架。该燃烧头与燃烧装置相结合,穿设在锅炉侧壁上使用,能够在燃烧时时锅炉内的烟气在燃烧头的口部形成循环,减少氮氧化物排放,而且几乎不需要额外投资,使用效果好,便于推广。(The invention discloses a flue gas self-circulation low-nitrogen combustion head which comprises an outer cylinder body, wherein a fuel injection device is arranged in the outer cylinder body, a port of the outer cylinder body is connected with a contraction injection cover, the contraction injection cover is outwards extended, an opening is contracted towards the direction of a central axis, a flue gas backflow cover is sleeved outside the outer cylinder body and the contraction injection cover, and a ventilation support is supported between the flue gas backflow cover and the outer cylinder body or the contraction injection cover. This burning head combines together with burner, wears to establish and uses on the boiler lateral wall, and the flue gas in the boiler forms the circulation at the oral area of burning head when can burning, reduces nitrogen oxide and discharges, need not extra investment moreover almost, excellent in use effect, facilitate promotion.)
技术领域
本发明涉及一种燃烧装置，具体涉及一种烟气自循环低氮燃烧头。
背景技术
近年来，我国经济增长迅速，能源消耗显著提高，由此带来的环境污染问题也日益严峻。目前我国环保部门对燃烧产生的污染物排放限制要求越来越高，对于锅炉的NOx排放标准已经提高至<30mg/m³。为此，降低NOx排放是目前各种燃烧装置设计的主要目标之一。
目前，控制燃气燃烧机NOx排放的主要的技术手段包括空气分级，空气旋流与直流风配合，燃气分级以及烟气再循环等方式。空气分级和燃气分级受限于现有燃烧机安装尺寸的限制，以及燃气压力和空气压力的限制，对NOx排放降低的贡献程度有限，此外，更是没有相应的液体燃料超低氮燃烧机。因此，烟气再循环的方式目前在燃气锅炉中得到了广泛的应用。传统的烟气再循环是在锅炉引风机后开孔，另设置一回流风机将燃烧产生的烟气抽出与空气混合后再送入燃烧器中。循环的烟气中含有大量的CO2和N2，与空气混合后一方面稀释了氧气浓度，另一方面在不增加氧气浓度的情况下提高了冷空气量，因此有利于降低火焰温度，延长燃烧反应时间，从而避免了炉膛局部高温，有效地抑制了NOx的产生。烟气再循环装置的使用可以降低60-80％的NOx排放。然而，传统的烟气再循环方式需要重新布置循环烟气管路，购置循环风机，不仅提高了投资，而且对运行管理也提出了新的要求，不便于推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气自循环低氮燃烧头，该燃烧头与燃烧装置相结合，穿设在锅炉侧壁上使用，能够在燃烧时时锅炉内的烟气在燃烧头的口部形成循环，可以自动将刚燃烧产生的烟气混入低温空气，降低了烟气温度的同时也稀释了空气中氧气浓度，减少氮氧化物排放，而且几乎不需要额外投资，使用效果好，便于推广。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种烟气自循环低氮燃烧头，包括外筒体，在外筒体内设有燃料喷射装置，外筒体的端口连有收缩喷射罩，收缩喷射罩向外延长并且开口朝中心轴线的方向收缩，在外筒体和收缩喷射罩外套有烟气回流罩，在烟气回流罩与所述外筒体或收缩喷射罩之间支撑有通风支架，所述燃料喷射装置喷出的火焰经收缩喷射罩的开口喷出，并带动气体从外筒体向收缩喷射罩的方向流过所述通风支架。
优选的，所述外筒体密封穿过锅炉侧壁而伸到炉膛内，所述通风支架位于炉膛内并与炉膛内壁留有间隙，当所述火焰经收缩喷射罩的开口喷出后，带动炉膛内的烟气由所述间隙经所述通风支架流出。
优选的，所述烟气回流罩滑动支撑在所述通风支架上，烟气回流罩与拉杆相连，所述拉杆穿过所述炉膛内壁而露在所述锅炉外部，拉动所述拉杆能够调整所述通风支架与所述炉膛内壁的间隙。
优选的， 所述燃料喷射装置包括内筒体，内筒体与风机相连，在内筒体与所述外筒体之间设有若干外围燃气喷枪，在内筒体内设有中心燃气喷枪，在中心燃气喷枪内部还设有氢气水蒸气喷枪。
优选的，所述外筒体的端部密封连接在内筒体上，在外筒体上设有外进风口，在内筒体上设有内进风口，在内进风口上设有可移动挡板，在中心燃气喷枪的出口外侧设有空气旋流器。
优选的，所述燃料喷射装置包括内筒体，内筒体与风机相连，在内筒体内设有中心燃油喷枪，中心燃油喷枪与供油管相连，中心燃油喷枪还有氢气水蒸气管路相连。
优选的，所述外筒体的端部密封连接在内筒体上，在外筒体上设有外进风口，在内筒体上设有内进风口，在内进风口上设有可移动挡板，在中心燃油喷枪的出口外侧设有空气旋流器。
优选的，所述燃料喷射装置包括内筒体，内筒体与生物质燃烧器相连，所述生物质燃烧器内燃烧生物质并将火焰从内筒体口部喷出，然后再经所述收缩喷射罩喷出。
优选的，所述生物质燃烧器包括燃烧室，燃烧室上方具有燃料添加口，燃烧室一侧与所述内筒体相连通，燃烧室还设有热空气进口和助燃气进口，燃烧室下方经炉排与落灰室相连。
本发明的技术方案中，燃烧装置可以燃气、燃油或燃烧生物质，燃气的通过燃料喷射装置的中心燃气喷枪、外部燃气喷枪和氢气水蒸气喷枪将燃料喷到内筒体口部，空气则从外筒体与内筒体之间通道和内筒体内部送入，燃烧的火焰通过收缩喷射罩处被收缩并加速喷出，此时带动口部物料快速流动并在口部产生负压，该负压又使得烟气回流罩周围的气体向负压区涌入，结合通风支架的设置以及与炉膛内壁存在的间隙，就会形成烟气从间隙流过通风支架而向收缩喷射罩口部运动的效果，这一过程还会混入从内筒体与外筒体之间通道流入的冷空气，从而冷空气为烟气降温，烟气又稀释了冷空气中氧气的浓度，使燃烧避免出现过高温度，从而有效抑制了氮氧化物的生成。上述效果的实现，仅通过烟气回流罩、通风支架、收缩喷射罩以及它们相互间的位置关系及与炉膛内壁的位置关系就可以实现，不需要单独的引风机、单设管路通道等，基本没有增加设备成本，也不需要单独电能驱动，再几乎不增加成本的基础上有效降低了当氧化物排放，提升了燃烧效果。对于燃油喷枪和生物质燃料，也有类似效果。氢气水蒸气与燃料气体的混合、或者将氢气水蒸气通入燃油管路对燃油雾化、或者通入生物质燃烧装置中，都具有帮助燃烧、降低没焦油产生和氮氧化物排放的效果，与前述效果以前更好的提升了燃烧的节能环保性。。
附图说明
图1是本发明结构示意图（以燃气为燃料）；
图2是图1沿A-A剖视图
图3是本发明另一结构示意图（以燃油为燃料）；
图4使图3沿AA的剖视图；
图5是本发明第三实施方式结构示意图（以生物质为燃料）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1至图5所示，本发明提供的烟气自循环低氮燃烧头包括外筒体3，在外筒体3内设有燃料喷射装置，用于向外喷射燃气、燃油或生物质燃烧产生的火焰。外筒体3的端口连接有收缩喷射罩10，收缩喷射罩10一端与外筒体3的开口密封相连，另一端向外延伸并不断收缩，形成一个直径小于外筒体3的开口1001，这样当燃料形成的火焰喷出并穿过开口1001时，就会产生更快的运动速度，产生喷射效果。外筒体3外套有烟气回流罩1，烟气回流罩为圆筒形，直径大于外筒体3，可在外筒体3外设置一圈通风支架2用于支持外筒体3。在一个实施例中，通风支架2为扇环形格栅，一端固定连接在外筒体3外，另一端支撑住烟气回流罩1内壁，烟气回流罩1可以沿通风支架2滑动。通风支架也可以是气体能够透过气流并支撑住烟气回流罩的装置。烟气回流罩1与收缩喷射罩10之间形成烟气回流通道15。当火焰从开口1001喷出，在开口附近区域因气体快速流动，相对于周围临近区域会产生负压，则外筒体周围的气体会向穿过通风支架2经烟气回流通道15向开口1001运动，而烟气回流罩1的侧壁则对气体有阻挡作用，迫使烟气回流罩1周围的气体只有绕过通风支架才能流向开口1001，这就使气体产生了旋流效果。
使用中，在锅炉侧壁6穿孔，将外筒体3从外侧插入孔中并伸入炉膛内，再将外筒体与孔边缘经填料5密封。通风支架2位于炉膛内，并与炉膛内壁具有间隙20，滑动烟气回流罩1，可以调整间隙20的大小，为了便于操作，烟气回流罩2上设置拉杆4，拉杆穿出锅炉侧壁，这样在锅炉外拉动拉杆，即可调整间隙大小。喷火后，锅炉内的烟气通过间隙20流过通风支架2向开口1001方向运动，形成烟气的回流。烟气回流到开口1001附近，与燃烧的火焰混合，燃烧的火焰中也有助燃的空气（因为燃料与冷空气混合在开口处刚开始燃烧，温度相对较低），这样既有助于冷空气降低烟气的温度，也有助于烟气稀释空气中氧气的浓度，有助于对充分燃烧区域的降温，避免大量氮氧化物的生产，产生低氮燃烧效果（烟气运动方向如图1最右侧上下两个箭头所示）。
在本发明的一个实施例中，外筒体3内的燃料喷射装置采取如下结构：即包括内筒体18，在外筒体3与内筒体18之间，成圆周间隔设置若干外围燃气喷枪7，内筒体18的中心轴线上设置中心燃气喷枪8，外围燃气喷枪7和中心燃气喷枪18用于向外喷射燃气，在口部被点燃形成火焰。内筒体10与风机（图中未示出）相连，将助燃风从内筒体鼓入。为了增强送风效果，在外筒体3上开有外进风口，在内筒体上设有内进风口14，空气可以从外进风口和内进风口14进入内筒体，用于助燃（图1中左侧上下两组箭头代表空气流动方向）。还可以在内进风口14上设置可调的挡风板17，挡风板17余调整杆12相连，用于调整进风量。
作为上述的一个优选实施例，还在中心燃气喷枪8内设置了氢气水蒸气喷枪9，用于导入氢气水蒸气混合气，既有助于助燃，也可以降低焦油含量，进一步降低氮氧化物产生，提升环保和燃烧效果。还可以在中心燃气喷枪外安装空气旋流器11，空气旋流器11能够使内筒体中喷出的气流形成旋流风，也即使得中心风旋流，从而提高中心火焰的稳定性，增强空气与燃气的混合效果，缩短火焰长度。外围燃气喷枪7、中心燃气喷枪8与燃气集箱13相连，氢气水蒸气喷枪9与氢气水蒸气制备装置相连。
上述方案中，烟气回流罩1的具体尺寸，本领域技术人员可以根据实际的需要，依外筒体、内筒体尺寸和燃气量，通过计算流体的方法确定。一般情况，循环烟气量的调节范围为燃烧所需空气量的0～20％之间。
在另一个实施例中，外筒体3内的燃料喷射装置采取如下结构：即包括内筒体18，在内筒体18的中心轴线上设置中心燃油喷枪30，中心燃油喷枪30与燃油管路31相连，同时还与氢气水蒸气管路32相连，氢气水蒸气进入中心燃油喷枪30后，对燃油具有雾化左右，在中心燃油喷枪30的出口喷出被点燃，经收缩发射罩10将火焰喷出。烟气经通风支架2、烟气回流通道15形成循环，与燃气混合后，既能降低烟气温度，也可以稀释氧气浓度，减少氮氧化物的产生。内筒体10与风机（图中未示出）相连，将助燃风从内筒体鼓入。为了增强送风效果，在外筒体3上开有外进风口，在内筒体上设有内进风口14，空气可以从外进风口和内进风口14进入内筒体，用于助燃（图3中左侧上下两组箭头代表空气流动方向）。还可以在内进风口14上设置可调的挡风板17，挡风板17余调整杆12相连，用于调整进风量。还可以在中心燃气喷枪外安装空气旋流器11，空气旋流器11能够使内筒体中喷出的气流形成旋流风，也即使得中心风旋流，从而提高中心火焰的稳定性，增强空气与燃气的混合效果，缩短火焰长度。上述对于燃气和燃油的情况，可以在内筒体出口附近设置点火针用于点火。
在另一个实施例中，外筒体3内的燃料喷射装置采取如下结构：所述燃料喷射装置包括内筒体18，内筒体18与生物质燃烧器7相连，生物质燃烧器7内燃烧生物质并将火焰从内筒体口部喷出，然后再经所述收缩喷射罩喷出。生物质燃烧器包括燃烧室71，燃烧室上方具有燃料添加口72，燃烧室71一侧与所述内筒体18相连通，燃烧室71还设有热空气进口74和助燃气进口75，燃烧室71下方经炉排76与落灰室77相连。将煤、秸秆等生物质原料经燃料添加口72放到燃烧室71内，点燃，热空气从热空气进口74进入，氢气水蒸气从助燃气进口75进入燃烧室帮助燃烧，火焰从内筒体进入锅炉炉膛，在收缩喷射罩10处喷射而出，同样会使烟气形成循环，降低氮氧化物排放。
上述实施例只是对本发明构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。
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